초록 ▼

1. 최종목표
ㅇ 탄소 융·복합 소재를 활용하여 정보표시, 에너지 저장, 방열, 자유로운 변형이 가능한 전극 등 기능성을 구현하는 3D프린팅 소재를 개발하고, 최적화된 3D 프린팅 공정 및 장비활용 기술을 결합함으로써 센서, 에너지, 무선통신, 디스플레이 소자 및 유연·고탄성 3D 기판 등 미래형 3D 전자기기를 위한 ICT 제조 기반기술을 개발함

- 기능성/고성능 탄소융·복합 3D프린팅 소재 기술 개발
- 탄소융·복합 소재 3D프린팅 공정플랫폼 기술 개발
- 탄소융·복합 소재 3D프린팅 플랫폼 기술을

1. 최종목표
ㅇ 탄소 융·복합 소재를 활용하여 정보표시, 에너지 저장, 방열, 자유로운 변형이 가능한 전극 등 기능성을 구현하는 3D프린팅 소재를 개발하고, 최적화된 3D 프린팅 공정 및 장비활용 기술을 결합함으로써 센서, 에너지, 무선통신, 디스플레이 소자 및 유연·고탄성 3D 기판 등 미래형 3D 전자기기를 위한 ICT 제조 기반기술을 개발함

- 기능성/고성능 탄소융·복합 3D프린팅 소재 기술 개발
- 탄소융·복합 소재 3D프린팅 공정플랫폼 기술 개발
- 탄소융·복합 소재 3D프린팅 플랫폼 기술을 활용한 시작품 제작

- 정량적 목표
① 3D 에너지 저장소자의 단위면적당 에너지 밀도 ≥ 10 J/cm²
② 전자회로용 탄소복합 소재의 열전도성 ≥ 4.0 W/mK
③ 탄소복합전극 저항변화율 (R/R0 @ 50% strain) ≤ 400%
④ 고강도 탄소복합 3D 기판 탄성계수 ≥ 24 GPa
⑤ 탄소융·복합 소재 및 3D프린팅 플랫폼 기술을 활용한 시작품 제작 9건

ㅇ 1차년도 목표
￭ 주관기관 (전자부품연구원)
∙ 에너지저장용 3D 프린팅 탄소융·복합 소재 기술 개발
∙ 3차원 구조물 적층형/임베디드 전극제조 및 특성평가 플랫폼 기술 개발

￭ 참여기관 1 (전북대학교)
∙ 기능성(방열/유연전도성) 탄소융·복합 소재 설계 및 공정기반 기술 확보

￭ 참여기관 2 (한국탄소융합기술원)
∙ 연속상 탄소섬유기반 고강도 고탄성 PCB 성형 복합소재 및 베이스 물질 개발

￭ 참여기관 3 (대림화학)
∙ 유연기판용 탄소융·복합 유연 필라멘트 소재 기술 및 3D프린팅 압출시스템 개발

￭ 참여기관 4 (전주정보문화산업진흥원)
∙ 기업 수요연계형 시작품 제작 지원 및 산학연 공동연구실 운영

- 정량적 목표
① 3D 에너지 저장소자의 단위면적당 에너지 밀도 ≥ 2.5 J/cm²
② 전자회로용 탄소복합 소재의 열전도성 ≥ 0.5 W/mK
③ 탄소복합전극 저항변화율 (R/R0 @ 50% strain) ≤ 1,000%
④ 고강도 탄소복합 3D 기판 탄성계수 ≥ 15 GPa
⑤ 탄소융·복합 소재 및 3D프린팅 기술을 활용한 시작품 제작 1건 : 유연 3D구조 기판

- 정량적 성과목표
① 특허 : 국내 출원 3건
② 논문 : SCI(E) 2건, 국내 1건

2. 당해 사업 목적 및 중요성
인체와 결합된 형태로 발전될 것으로 예측되는 미래형 3D ICT device는 경량·고강도, 유연성, 변형에 대한 전기∙전자적 기능의 안정성, 에너지 저장, 밀집구조에서의 방열 등 구조·기계적 물성과 전기·전자적 기능의 결합을 요구할 것으로 예상

이러한 요구를 충족시키기 위해서는 기존소재의 물성을 3D 프린팅 및 인체 맞춤형 전자제품에 적합하도록 개량할 필요가 있으며 이를 위해서는 다양한 방면에서 우수한 물성을 보이는 탄소소재와 기능성 고분자의 융합기술이 필수.

3D ICT device가 주도하는 미래 IT산업의 경쟁력을 확보하기 위해서는 탄소 융∙복합 소재기술을 바탕으로 소재의 3D向 기계적 전기적 물성을 확보하고 동시에 3D 프린팅 플랫폼 기술의 개발이 반드시 필요함

3. 사업 내용 및 범위
￭ 주관기관 (전자부품연구원)
∙ 에너지저장용 3D 프린팅 탄소융·복합 소재 기술 개발
- 고종횡비 3D 전극용 잉크 포뮬레이션 및 고종횡비 3D 전극 프린팅 공정개발
∙ 3차원 구조물 적층형/임베디드 전극제조 및 특성평가 플랫폼 기술 개발
- 공정 파라미터 추출 및 물성분석을 통한 임베디드 전극 공정기술 개발

￭ 참여기관 1 (전북대학교)
∙ 방열용 탄소융·복합 3D프린팅용 소재 설계 및 공정기반 기술 확보
- 탄소융·복합 소재 방열특성 부여기술 개발 및 방열소재 기본조성 개발
∙ 탄소융·복합 전도성 유연소재 설계 및 공정기반 기술 확보
- 탄소융·복합 소재 기초 연구에 따른 전도성 유연소재 제조 및 물성 평가
∙ 적층형 3D 전극 프린팅공정 기반 구축 및 제조 기술
- 3D 프린팅 기반 적층형 배선 제조 공정 기술 연구

￭ 참여기관 2 (한국탄소융합기술원)
∙ 탄소섬유-고분자 복합체를 위한 탄소섬유 표면처리 기술 개발
∙ 보강재/수지 간 결합력 증대를 위한 사이징 기법 연구 및 최적 함량 결정
∙ 연속상 탄소섬유-고분자 복합재 필라멘트 압출 공정개발

￭ 참여기관 3 (대림화학)
∙ 유연 필라멘트 소재 양산 기술개발
- 유연성 복합소재(TPU-Si) 컴파운드 개발 및 필라멘트 양산기술개발
∙ 3D 프린팅 유연성 소재 압출 System 개발

￭ 참여기관 4 (전주정보문화산업진흥원)
∙ 수요연계형 시제품 제작 지원 및 산학연 공동 연구실 운영
- 웨어러블 기기, VR, 드론, 헬스케어 등 시제품 수요조사 및 제작 지원
- K-ICT 3D프린팅 전주센터 내 산학연 공동연구실 운영 및 정례적인 네트워킹

4. 사업의 성과
- 기술개발결과
① 3D 에너지 저장소자의 단위면적당 에너지 밀도 : 2.7 J/cm² 달성
② 전자회로용 탄소복합 소재의 열전도성 ≥ 0.5 W/mK : 2.218 W/mK 달성
③ 탄소복합전극 저항변화율 (R/R°@ 50% strain) : 125% 달성
④ 고강도 탄소복합 3D 기판 탄성계수 ≥ 15 GPa : 34.3 GPa 달성
⑤ 탄소융·복합 소재 및 3D프린팅 기술을 활용한 시작품 제작 1건 : 유연 3D구조 기판

- 사업수행성과
① 특허 : 국내 출원 2건 (KETI, KCTECH)
② 논문 : SCI(E) 3건 (전북대학교)
③ 고용창출 : 3명 (KCTECH, JICA)
④ 성과홍보 : 2건 (대림화학)

5. 활용방안 및 기대효과
ㅇ 활용방안
- 3D 프린팅 전자회로, LED, 반도체부품, 센서의 작동효율 극대화를 통해 최종 제품인 웨어러블 기기, 드론, VR 장비 등의 완성도 제고

- 3D 프린팅 전자소자의 안정적 동작이 보증되어 우주항공, 의료기기 등 고신뢰도를 요구하는 분야에서 다양한 활용이 가능해짐

- 적층형 임베디드 전극 제조기술은 유연소재 융복합 기술 및 저가형, 고성능, 고안정성 용액 기반 전극 개발을 통해 바이오 센서, 나노 복합재료, Lighting 등 다양한 분야에 활용 가능

ㅇ 기대 효과
- 탄소산업 관련 전·후방 연관산업에 대한 파급 효과가 막대할 것으로 기대되며, 신규 시장 창출은 물론 고부가가치·고용창출이 가능한 것으로 전망되고 있어, 탄소융·복합 소재를 기반으로 3D프린팅 소재·장비·상용화 등 산업육성이 기대됨

- 탄소섬유 기반의 한 3D프린팅 기술은 선진 국가에서도 기술개발의 초기 단계로, 관련 분야 원천기술을 기반으로 세계시장 선점을 위한 기술개발 및 제품화가 가능

- 고전도성 3D 프린팅 유연소재 기반 웨어러블 스마트 센서 및 ICT 기술의 스마트 헬스케어 분야 활용을 통해 의료비 절감과 사회경제적 비용 감소를 기대

- 3D 프린팅의 발달로 Lighting 디자인의 영역이 확대됨에 따라 대량 생산 체계에서 접근이 어려웠던 문제를 해결하여 누구나 제조에 참여 가능하고, 디자인에 참여 할 수 있어 아이디어로 승부하는 소규모 기업의 활성화 기대

(출처 : 요약문(초록) 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 정보통신·방송 연구개발사업 보고서 ... 3
• 목차 ... 4
• 요 약 문 (초 록) ... 5
• 1. 연구개발 목표 ... 8
• 가. 최종 목표 ... 8
• 나. 당해 연도 연구개발 목표 및 결과 ... 8
• 2. 연구 범위 및 연구 수행 방법 ... 15
• 3. 연구개발 목표의 달성도 및 자체 평가 ... 52
• 가. 연구개발성과 및 평가 방법 ... 52
• 나. 당해 (연도·단계) 정량적 연구성과 목표 및 달성도 ... 54
• 다. 당해 (연도·단계) 질적 성과 목표 및 달성도 ... 56
• 4. 연구개발성과 ... 57
• 가. 지식재산권(특허, 실용신안, 의장, 디자인, 상표, 규격, 신품종, 프로그램) ... 57
• 나. 국내 논문 게재 ... 57
• 다. 국내 및 국제학술회의 발표 ... 57
• 라. 표준화 ... 57
• 마. 기술 거래(이전) 등 ... 58
• 바. 사업화 투자 실적 ... 58
• 사. 사업화 현황 ... 58
• 아. 저작권(소프트웨어, 서적 등) ... 58
• 자. 생명자원(생물자원, 생명정보)/화합물 ... 58
• 차. 전문 연구 인력 양성 ... 58
• 카. 산업 기술 인력 양성 ... 58
• 타. 기술요약정보 ... 59
• 하. 보고서 원문 ... 59
• 5. 구매 금액이 3천만원 이상인 연구시설·장비 구축 현황 ... 59
• 6. 연구개발비 집행 실적 ... 60
• 7. 연구 수행에 따른 문제점 및 개선 방향 ... 61
• 8. 중요 연구 변경 사항 ... 62
• 9. 기타 건의 사항 ... 63
• 끝페이지 ... 63